水相的制備
[0054]將24重量份的2-甲基丙烯酰胺、5重量份的二乙基二烯丙基氯化銨、3重量份的壬 基酚聚氧乙烯醚馬來酸單酯、2重量份的聚乙二醇、20重量份的硫酸鉀混合，溶于60重量份 的去離子水中，攪拌溶解均勻形成水相。
[0055] (2)油相的制備
[0056] 將1重量份的0P-10和2重量份的Span-80乳化劑溶于60重量份的庚烷中，攪拌溶解 均勻形成油相。
[0057] (3)納米級皮克林乳液型壓裂液的制備
[0058] 將上述制備好的水相和油相混合并攪拌均勻，得到初級混合液，通入氮?dú)怛?qū)氧半 小時后，向初級混合液中加入15重量份的膨潤土 (平均粒徑大小為l-20nm)和0.7重量份的 過氧化氫和硫酸亞鐵的混合液(其中：過氧化氫和硫酸亞鐵的重量比為1:1)并攪拌均勻，加 熱使初級混合液的溫度達(dá)到70°C，引發(fā)聚合，繼續(xù)通入氮?dú)獠⒊浞謹(jǐn)嚢璺磻?yīng)6h，同時使用高 速分散其轉(zhuǎn)速為18000rpm，操作時間為5min;采用高壓微射流，壓力為30MPa，微射流次數(shù)為 5次將混合液分散形成分散液，使用去離子水將所制備的分散液稀釋到0.12wt%，從而制備 得到納米級皮克林乳液型壓裂液。
[0059] 實(shí)施例4
[0060]本實(shí)施例提供了一種納米級皮克林乳液型壓裂液的制備方法，具體通過以下步驟 進(jìn)行：
[0061] (1)水相的制備
[0062] 將25重量份的丙烯酰胺、2重量份的三甲基烯丙基氯化銨、4重量份的辛基酚聚氧 乙烯醚馬來酸單酯、3重量份的聚乙烯基吡咯烷酮、18重量份的硫酸鈉混合，溶于60重量份 的去離子水中，攪拌溶解均勻形成水相。
[0063] (2)油相的制備
[0064] 將1重量份的0P-20和1重量份的Tween-80乳化劑溶于60重量份的環(huán)己烷中，攪拌 溶解均勻形成油相。
[0065] (3)納米級皮克林乳液型壓裂液的制備
[0066] 將上述制備好的水相和油相混合并攪拌均勻，得到初級混合液，通入氮?dú)怛?qū)氧半 小時后，向初級混合液中加入13重量份的高嶺石(平均粒徑大小為l-20nm)和1重量份的過 硫酸銨和亞硫酸鈉的混合液(其中：過硫酸銨和亞硫酸鈉的重量比為1:1)并攪拌均勻，加熱 使初級混合液的溫度達(dá)到70°C，引發(fā)聚合，繼續(xù)通入氮?dú)獠⒊浞謹(jǐn)嚢璺磻?yīng)6h，同時使用高速 分散其轉(zhuǎn)速為15000rpm，操作時間為4min;采用高壓微射流，壓力為80MPa，微射流次數(shù)為3 次將混合液分散形成分散液，使用去離子水將所制備的分散液稀釋到0.17wt%，從而制備 得到納米級皮克林乳液型壓裂液。
[0067] 實(shí)施例5
[0068] 本實(shí)施例提供了一種納米級皮克林乳液型壓裂液的制備方法，具體通過以下步驟 進(jìn)行：
[0069] (1)水相的制備
[0070]將22重量份的N，N-二乙基丙烯酰胺、4重量份的丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、4重 量份的壬基酚聚氧乙烯醚馬來酸雙酯、2重量份的聚乙烯醇、18重量份的氯化鎂混合，溶于 60重量份的去離子水中，攪拌溶解均勻形成水相。
[0071] (2)油相的制備
[0072] 將1重量份的Span-60和1重量份的Tween-80乳化劑溶于50重量份的二甲苯中，攪 拌溶解均勻形成油相。
[0073] (3)納米級皮克林乳液型壓裂液的制備
[0074] 將上述制備好的水相和油相混合并攪拌均勻，得到初級混合液，通入氮?dú)怛?qū)氧半 小時后，向初級混合液中加入15重量份的鉬酸鹽(平均粒徑大小為l-20nm)和0.8重量份的 過硫酸銨和亞硫酸氫鈉的混溶液(其中：過硫酸銨和亞硫酸氫鈉的重量比為1:1)并攪拌均 勻，加熱使初級混合液的溫度達(dá)到65°C，引發(fā)聚合，繼續(xù)通入氮?dú)獠⒊浞謹(jǐn)嚢璺磻?yīng)6h，同時 使用高速分散其轉(zhuǎn)速為13000rpm，操作時間為4min;高壓均質(zhì)采用壓力為lOOMPa，均質(zhì)次數(shù) 為10次將混合液分散形成分散液，使用去離子水將所制備的分散液稀釋到0.20wt%，從而 制備得到納米級皮克林乳液型壓裂液。
[0075] 實(shí)施例6納米級皮克林乳液型壓裂液的性能評價
[0076] 表1顯示了由實(shí)施例1-5制備的納米級皮克林乳液型壓裂液的部分性能指標(biāo)。
[0077] 表 1
[0078]
[0079] 表2顯示了實(shí)施例1-5制備的納米級皮克林乳液型壓裂液的抗鹽性能。
[0080] 將實(shí)施例1-5制備的分散液用不同濃度氯化鈉水溶液(1 %、3%、5%、7%、10% )稀 釋到0.1 wt%，觀察是否有絮狀物產(chǎn)生。
[0081] 表 2
[0083] 由表2可知，由實(shí)施例1-5制備的分散液用不同濃度氯化鈉水溶液（1 %、3%、5%、 7%、10%)稀釋后均可以形成均相溶液，無絮狀物出現(xiàn)，表明實(shí)施例1-5所制備的納米級皮 克林乳液型壓裂液具有良好的抗鹽性能。
[0084] 通過實(shí)施例1-5制備的納米級皮克林乳液型壓裂液部分性能指標(biāo)和抗鹽性能可以 看出，該納米級皮克林乳液型壓裂液具有如下性質(zhì)：
[0085] (1)優(yōu)良的減阻率，減阻率達(dá)65%以上，有助于減阻助排；
[0086] (2)優(yōu)良的降低表面活性功能，該壓裂液表面張力在20-27mN/m之間；
[0087] (3)良好的懸砂能力，在在25°C_65°C溫度下，懸砂時間大于Ih;
[0088] (4)測試的防膨率高于80%以上，具有優(yōu)良的粘土穩(wěn)定性效果，有效減少了粘土穩(wěn) 定劑及助排劑的使用，提高了工作效率；
[0089] (5)制備的納米級皮克林乳液型壓裂液分散相液滴粒子的粒徑大小為20-150nm， 溶解性增加，能在20min內(nèi)完全溶解。同時納米粒子在界面膜上的不可逆吸附可以增加納米 乳液的穩(wěn)定性，所制備的納米乳液在不同濃度氯化鈉水溶液中，溶解分散性良好，不易發(fā)生 絮凝、積聚和沉淀等現(xiàn)象，抗鹽能力突出。
[0090]綜上所述，本發(fā)明提供的一種納米級皮克林乳液型壓裂液的制備方法制備得到的 納米級皮克林乳液型壓裂液具有優(yōu)良的減阻助排、粘土穩(wěn)定、懸砂、降低表面活性的能力， 能夠有效減少粘土穩(wěn)定劑及助排劑的使用，減少了作業(yè)成本，縮短了工作時間，提高了壓裂 效率;同時引入的納米粒子有效的提高了壓裂液的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種納米級皮克林乳液型壓裂液的制備方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 水相的制備 將15-25重量份的水溶性非離子單體、1-5重量份的第一功能性單體、1-5重量份的第二 功能性單體、1-3重量份的水溶性高分子乳化劑、15-20重量份的無機(jī)鹽混合，溶于50-60重 量份的去離子水中，攪拌溶解均勻形成水相； (2) 油相的制備 將1-3重量份的油溶性乳化劑溶于50-60重量份的油溶劑中，攪拌溶解均勻形成油相； (3) 納米級皮克林乳液型壓裂液的制備 將上述制備好的水相和油相混合并攪拌均勻，得到初級混合液，通入氮?dú)怛?qū)氧后，向初 級混合液中加入5-15重量份的納米粒子和0.1-1重量份的引發(fā)劑并攪拌均勻，加熱使初級 混合液的溫度達(dá)到40-90°C，引發(fā)聚合，繼續(xù)通入氮?dú)獠⒊浞謹(jǐn)嚢璺磻?yīng)5-12h，采用高速分散 結(jié)合高壓均質(zhì)或高壓微射流將混合液分散形成分散液； 使用去離子水將所制備的分散液稀釋到0.1 w t % - 2.0 w t %，從而制備得到納米級皮克 林乳液型壓裂液。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述水溶性非離子單體 包括丙烯酰胺、2-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-二乙基丙烯酰胺和2-丙烯酰 胺-2-甲基丙磺酸單體中的一種或多種的組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述第一功能性單體包 括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、二甲基二烯丙基氯化銨、 三甲基烯丙基氯化銨和二乙基二烯丙基氯化銨單體中的一種或多種的組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述第二功能性單體包 括辛基酚聚氧乙烯醚馬來酸雙（單）酯、壬基酚聚氧乙烯醚馬來酸雙(單）酯、壬基醇聚氧乙 烯醚馬來酸雙(單)酯和辛基醇聚氧乙烯醚馬來酸雙(單)酯單體中的一種或多種的組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述無機(jī)鹽包括硫酸 銨、硫酸鉀、硫酸鎂、硫酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、檸檬酸鈉和檸檬酸鉀中的一種或多種 的組合;所述水溶性高分子乳化劑包括聚乙烯醇、聚乙二醇和聚乙烯基吡咯烷酮中的一種 或多種的組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述油溶劑包括甲苯、 二甲苯、環(huán)己烷、庚烷、鹵代烷烴、異構(gòu)石蠟和白礦油中的一種或多種的組合;所述油溶性乳 化劑包括Span系列、Tween系列和OP系列非離子乳化劑中的一種或多種的組合。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述納米粒子包括納米 級的二氧化硅、膨潤土、蒙脫土、重晶石、高嶺石、水滑石、分子篩和鉬酸鹽中的一種或多種 的組合;優(yōu)選地，所述納米粒子的平均粒徑大小為l_20nm。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟⑶中，所述引發(fā)劑包括熱引發(fā) 劑、氧化還原引發(fā)劑和光引發(fā)劑中的一種或多種的組合； 優(yōu)選的，所述熱引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丙基咪唑啉鹽酸鹽 和偶氮二異丁脒鹽酸鹽中的一種或多種的組合； 優(yōu)選的，所述氧化還原引發(fā)劑包括氧化性的過氧化氫、堿金屬或銨的過氧酸鹽、還原性 的亞硫酸鹽、亞鐵鹽、二價錳鹽和亞銅鹽中的一種或多種的組合。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述高速分散的轉(zhuǎn)速為 10000-20000rpm，分散時間為2-5min;所述高壓均質(zhì)壓力為30-100MPa，均質(zhì)次數(shù)為3-10次； 所述高壓微射流的壓力為30-100MPa，微射流次數(shù)為2-5次。10. -種權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的納米級皮克林乳液型壓裂 液。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種納米級皮克林乳液型壓裂液及其制備方法。該方法包括：將水溶性非離子單體、兩種功能性單體、水溶性高分子乳化劑、無機(jī)鹽混合，溶于去離子水中形成水相；將油溶性乳化劑與油混合形成油相；水相和油相混合加熱通氮?dú)獠⒓尤爰{米粒子和引發(fā)劑引發(fā)聚合，同時采用高速分散結(jié)合高壓均質(zhì)或高壓微射流將混合液分散形成分散液，稀釋分散液從而制備得到該納米級皮克林乳液型壓裂液。該壓裂液具有優(yōu)良的減阻助排、粘土穩(wěn)定、懸砂、降低表面活性的能力，能夠有效減少粘土穩(wěn)定劑及助排劑的使用，減少了作業(yè)成本，縮短了工作時間，提高了壓裂效率；同時引入的納米粒子有效的提高了壓裂液的穩(wěn)定性。
【IPC分類】C08F2/30, C08F220/54, C08F220/56, C08F226/02, C09K8/68, C08F220/34, C08F2/44, C08F283/06
【公開號】CN105504182
【申請?zhí)枴緾N201610006853
【發(fā)明人】丁彬, 金旭, 賀麗鵬, 劉合
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月4日